PCB外形加工鉆削工藝

鉆削是PCB外形加工工藝中的重要一環，其中鉆頭選擇尤為關鍵。以鉆尖和刀體之間連接強度高而著稱的焊接式硬質合金鉆頭，能加工出表面粗糙度相當好、孔徑公差小、位置精度高的孔。 當擰緊鎖緊螺釘時，皇冠鉆能達到焊接鉆頭一樣高的進給量。
　　許多人錯誤地相信鉆孔加工一定是在低進給量和低速下才能完成。這在過去曾經是正確的，但今天的硬質合金鉆頭的情形就不同了。事實上，用戶選擇正確的鉆頭后就能大幅提高生產率并全面降低每孔成本。
對于最終用戶來說有四種基本形式的具備硬質合金切削刃的鉆頭可選擇：整體硬質合金、可轉位刀片、焊接硬質合金鉆尖和可換硬質合金鉆尖。每一種在特定的應用里均有其優點。
第一種整體硬質合金鉆頭被用于現代的加工中心上。它由細顆粒硬質合金制造而成，并且有提高刀具壽命的TiAlN涂層，這些自定心的鉆頭因其特殊設計的切削刃而在大多數工件材料里獲得極佳的切屑控制和排屑。整體硬質合金鉆頭的自定心的幾何角度和良好的精度保證獲得不需任何進一步加工的優質孔。
可轉位刀片鉆頭在鉆削深度從2XD到5XD時覆蓋很大的直徑范圍。它們既可用于旋轉應用場合也可用于車床。對大多數工件材料而言這些鉆頭使用一種自定心的幾何角度從而降低切削力并且切屑控制良好。
焊接鉆頭加工的孔具有相當高的表面光潔度、較高的尺寸精度和良好的位置精度，無需進一步精加工。由于有冷卻通孔，焊接鉆尖鉆頭可用于加工中心、CNC車床或其它有足夠穩定性和轉速的機床。
　　最后一種鉆頭形式將鋼制的刀體和可換的叫做皇冠的整體硬質合金鉆尖合在一起。這種鉆頭在提供和焊接鉆頭同等精度的前提下以更低的加工成本獲得更高的生產率。這種具有硬質合金皇冠的新一代鉆頭提供精確的尺寸增量并且具有一種保證加工尺寸精度高的自定心幾何角度。
　　認真考慮公差和機床穩定性
　　工廠應該根據加工上特定的公差來選擇鉆頭。通常小直徑孔的公差更緊。于是，鉆頭制造商通過指定公稱孔徑和上公差將鉆頭分類。在所有的鉆頭形式里，整體硬質合金組鉆頭的公差最緊。這使得它們成為鉆公差極緊的孔的最佳選擇。工廠能起往使用直徑10mm的整體硬質合金鉆頭鉆孔的公差為從0到+0.03mm。
　　在一方面，焊接鉆頭或山高具有可換硬質合金皇冠的鉆頭加工出孔的公差為從0到+0.07mm。這些鉆頭經常是鉆削生產加工的良好選擇。可轉位刀片鉆頭是工業界干重活的鉆頭。雖然它們的前期成本通常低于其它鉆頭，但這種鉆頭也具有最大的公差，依據直徑/孔深比值公差可從0到+0.3mm。這意味著最終用戶在需要孔的公差較大時可使用可轉位刀片鉆頭，否則他們必須準備用鏜刀進行孔的精加工。和孔的公差一起，工廠需要在選擇過程中考慮機床的穩定性。因為穩定性對保證刀具壽命和鉆削精度。工廠應該校驗機床主軸、夾具和附件的狀態。他們還應該考慮鉆頭的內在穩定性。例如，整體硬質合金鉆頭提供最佳的剛性，這使得它能得到很高的精度。
　　在另一方面，可轉位刀片鉆頭容易偏斜。這些鉆頭裝有兩個刀片--一個在中心的內側刀片和在從內側刀片向外延伸到邊緣的刀片--最初只有一個刀片參加切削。這造成一種不穩定的引起鉆頭刀體偏斜的情形。而且鉆頭月長偏斜就越大。因此，工廠在使用4XD及以上的可轉位刀片鉆頭時應該考慮在第一個毫米的加工時降低進給量并隨后增加到正常進給量。焊接鉆頭和可換皇冠鉆頭被設計成兩個對稱的形成一種自定心幾何角度的切削刃。這種穩定性高的切削設計允許鉆頭以全速的進給量進入工件。唯一的例外是當鉆頭和被加工表面不垂直時推薦在切入和切出時降低進給30%到50%。
　　鋼制鉆頭刀體允許輕微偏斜的發生，使它能成功應用于車床。而剛性好的整體硬質合金鉆頭可能容易折斷，尤其當對工件定心不好時。不要忽視切屑很多工廠碰到排屑的問題。實際上，排屑差是鉆削中最常見的問題，尤其是在加工低碳鋼時。而且不管時使用什么樣的鉆頭。工廠經常使用外冷卻來解決這個問題，但是這僅對孔深小于1XD而且降低切削參數才行。否則，他們必須使用和孔徑匹配的流量和壓力的合適的冷卻液。對于不具備主軸中心冷卻的機床，工廠應該使用一種冷卻液外轉內裝置。記住，孔越深排屑就越困難，而且需要更大的冷卻壓力。一直檢查制造商推薦冷卻液最小流量水平。在較低的流量下，降低進給量或許是必要的。檢查生命周期成本生產率或每孔成本是影響當今鉆削的最大動向。這意味著鉆頭制造商必須找到組合某些加工的辦法而且還要開發能適應高進給量和高速加工的鉆頭。
　　最新的有可換整體硬質合金刀頭的鉆頭提供優越的經濟性。取代要更換整個鉆頭刀體，最終用戶只購買價格相當于重磨一支焊接鉆頭或整體硬質合金鉆頭的硬質合金刀頭。這些皇冠更換方便而且精確，工廠能在一個鉆頭刀體上使用多個皇冠來鉆削幾個不同規格的空。這種模塊化鉆削系統降低直徑從12mm到20mm的鉆頭的庫存成本。
　　另外，它消除當焊接鉆頭或整體硬質合金鉆頭重磨時需要備份鉆頭的成本。在審核每孔成本時，工廠還應該把總刀具壽命考慮進去。通常，對于工廠來說一支整體硬質合金鉆頭支能重磨7至10次，而一支焊接鉆頭只能重磨3至4次。另一方面，皇冠型式鉆頭的鋼制刀體在加工鋼件時至少可換20至30個皇冠。
　　這里還有一個生產率的問題。焊接鉆頭或整體硬質合金鉆頭一定要重磨；因此，工廠傾向于降低速度以避免粘屑。但是可換刀頭的鉆頭不必重磨，所以工廠能在加工時能用足進給量和速度而不用擔心硬質合金材料的粘屑。